William Stallings Arquitetura e Organização de Computadores 8 a Edição. Capítulo 5 Memória interna

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1 William Stallings Arquitetura e Organização de Computadores 8 a Edição Capítulo 5 Memória interna Os textos nestas caixas foram adicionados pelo Prof. Joubert slide 1

2 Tipos de memória de semicondutor slide 2

3 Memória de semicondutor RAM : Nome incorreto, pois toda memória de semicondutor tem acesso aleatório. Leitura/escrita. Volátil. Armazenamento temporário. Estática ou dinâmica. slide 3

4 Operação da célula de memória slide 4

5 RAM dinâmica Bits armazenados com carga em capacitores. As cargas vazam. Precisa de renovação mesmo se alimentada. Construção mais simples. Menor por bit. Mais barata. Precisa de circuitos de refresh. Mais lenta. Memória principal. Dispositivo basicamente analógico. Nível de carga determina o valor. slide 5

6 Estrutura da RAM dinâmica slide 6

7 Operação da DRAM Linha de endereço ativa quando bit é lido ou escrito. Chave de transistor fechada (corrente flui). Escrita: Voltagem na linha de bit. Alta para 1 baixa para 0. Depois sinaliza linha de endereço. Leitura: Transfere carga ao capacitor. Linha de endereço selecionada. Transistor liga. Carga do capacitor alimentada por linha de bit para amplificador comparar. Compara com valor de referência para determinar 0 ou 1. Carga do capacitor deve ser restaurada. slide 7

8 RAM estática Bits armazenados como chaves ligado/desligado. Sem carga para vazar. Não precisa de refresh quando alimentada. Construção mais complexa. Maior por bit. Mais cara. Não precisa de circuitos de refresh. Mais rápida. Cache. Digital. Usa flip-flops. slide 8

9 Estrutura da RAM estática slide 9

10 Assim se projeta desde registradores até memórias de grande capacidade de armazenamento slide 10

11 SRAM versus DRAM Ambas voláteis. É preciso energia para preservar os dados. Célula dinâmica: Mais simples de construir, menor. Mais densa. Mais barata. Precisa de refresh. Maiores unidades de memória. Estática: Mais rápida. Cache. slide 11

12 Read Only Memory (ROM) Armazenamento permanente. Não volátil. Microprogramação (veja mais adiante). Sub-rotinas de biblioteca. Programas do sistema (BIOS). Tabelas de função. slide 12

13 Tipos de ROM Gravada durante a fabricação: Muito cara para pequenas quantidades. Programável (uma vez): PROM. Precisa de equipamento especial para programar. Lida na maioria das vezes : Erasable Programmable (EPROM). Apagada por UV. Electrically Erasable (EEPROM): Leva muito mais tempo para escrever que para ler. Memória flash: Apaga memória inteira eletricamente. slide 13

14 Organização em detalhes Um chip de 16 Mbits pode ser organizado como 1M de palavras de 16 bits. Um chip de 16 Mbits pode ser organizado como um array de 2048 x 2048 x 4 bits. Reduz número de pinos de endereço. Multiplexa endereço de linha e endereço de coluna. 11 pinos para endereçar (2 11 =2048). Aumentar um pino dobra o intervalo de valores, de modo que a capacidade multiplica por 4. slide 14

15 Refreshing Circuito de refresh incluído no chip. Desabilita chip. Conta por linhas. Lê e escreve de volta. Leva tempo. Atrasa o desempenho aparente. slide 15

16 DRAM típica de 16 Mb (4M x 4) slide 16

17 Empacotamento slide 17

18 Organização do módulo de 256 KB slide 18

19 Organização do módulo de 1 MB slide 19

20 Memória intercalada Coleção de chips de DRAM. Agrupada em banco de memória. Bancos atendem a solicitações de leitura ou escrita independentemente. K bancos podem atender a k solicitações simultaneamente. slide 20

21 Correção de erro Falha permanente. Defeito permanente. Erro não permanente: Aleatório, não destrutivo. Sem dano permanente à memória. Detectado usando código de correção de erro de Hamming. slide 21

22 Função do código de correção de erro slide 22

23 Organização avançada da DRAM DRAM básica igual desde primeiros chips de RAM. DRAM avançada. Também contém pequena SRAM. SRAM mantém última linha lida (compare com cache!). Cache DRAM: Maior componente da SRAM. Usa como cache ou buffer serial. slide 23

24 DRAM síncrona (SDRAM) Acesso sincronizado com clock externo. Endereço é apresentado à RAM. RAM encontra dados (CPU espera na DRAM convencional). Como a SDRAM move dados em tempo com o clock do sistema, CPU sabe quando os dados estarão prontos. CPU não precisa esperar, e pode fazer alguma outra coisa. Modo de rajada permite que SDRAM defina fluxo de dados e o dispare em bloco. DDR-SDRAM envia dados duas vezes por ciclo de clock (transição de subida e descida). slide 24

25 SDRAM slide 25

26 RAMBUS Adotada pela Intel para Pentium & Itanium. Concorrente principal da SDRAM. Pacote vertical todos os pinos em um lado. Troca de dados por 28 fios < cm. Barramento endereça até 320 chips RDRAM a 1,6Gbps. Protocolo de bloco assíncrono: Tempo de acesso de 480ns. Então, 1,6 Gbps. slide 26

27 Estrutura da RAMBUS slide 27

28 DDR SDRAM SDRAM só pode enviar dados uma vez por ciclo de clock. Double-data-rate SDRAM pode enviar dados duas vezes por ciclo de clock. Transição de subida e transição de descida. slide 28

29 Cache DRAM Mitsubishi. Integra pequena cache SRAM (16 kb) no chip de DRAM genérico. Usada como cache verdadeira. linhas de 64 bits. Efetiva para acesso aleatório comum. Para admitir acesso serial de bloco de dados. Por exemplo, ao renovar tela de mapa de bits. CDRAM pode previamente buscar os dados da DRAM no buffer de SRAM. Acessos subsequentes unicamente à SRAM. slide 29

30 Leitura The RAM Guide RDRAM slide 30

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